JPH0823768B2

JPH0823768B2 - 操縦制御装置

Info

Publication number: JPH0823768B2
Application number: JP1977087A
Authority: JP
Inventors: 喜三夫西田; 登司男横山; 幸雄森谷; 武士小林
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1987-01-30
Filing date: 1987-01-30
Publication date: 1996-03-06
Anticipated expiration: 2011-03-06
Also published as: JPS63187312A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、主にパワーショベル等の建設機械に用い
られてその各種作業機械等の駆動要素をレバー等の操作
に応じて操縦制御する操縦制御装置に関する。

〔従来の技術〕

こうした操縦制御装置の一例として、ここでは油圧式
のパワーショベルに適用されている装置をとり上げ、そ
の実情について以下に示す。

周知のように、こうしたパワーショベルにあっては、
そのアクチュエータとして、ブームやアーム、バケット
等の各作業機に対応してこれを各々所要に駆動する各別
の油圧シリンダが配されるとともに、その走行系や旋回
系に対応してもこれら系の所要の駆動を得るための各別
の油圧モータが配されており、れら各油圧アクチュエー
タのいずれもが、同アクチュエータに各々対応してキャ
ビン内に一括して設けられた操縦レバーのオペレータに
よる各操作方向および操作量に応じてその駆動方向およ
び駆動量、すなわち圧油の流入方向および流量が制御さ
れるようになっている（一般にパイロットオペレート方
式と称される）。

また、こうした構成から、同操縦制御装置を通じてい
わゆる複合操作（ブームとアームやアームとバケットな
どを同時に駆動すべく各対応するレバーを同時に操作し
て複数のアクチュエータに同時に圧油を供給すること）
を行なう場合、上記圧油の各所望とされるアクチュエー
タへの流入に際しての優先態様は、各該当する負荷側回
路の随時の回路圧によって決定され、またその各流量
は、オペレータによる各対応するレバーの操作量（スト
ローク）によって決定される。

したがって、例えばブームとアームとの複合操作に際
して、ブームをアームよりも早く動作させたいような場
合に、当時点でのブーム負荷がアーム負荷に比して軽負
荷であれば、ブームに対応したアクチュエータに先に圧
油が流入することから、この操作も比較的容易なものと
なるが、逆に、当時点でのブーム負荷がアーム負荷に比
して重負荷であるような場合には、アーム対応したアク
チュエータに先に圧油が流入することとなって、同操作
は非常に複雑なものとなる。すなわちこの場合、ブーム
およびアームにそれぞれ対応する一般には２つの操縦レ
バーを、その各操作量を調整しつつ頻繁に操作しなけれ
ば所望とする作業態様を得ることはできない。因みに、
こうしたレバー操作は非常な熟練を要するものであり、
慣れないオペレータが同作業を行なおうとする場合に
は、作業時間並びに作業コスト等の面で無駄が多くなる
とともに、仕上げ精度といった面でも期待に添うことが
難しくなる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

一般には上述した油圧式に限らない複数のアクチュエ
ータに各々対応したレバー等複数の操縦手段を有し、こ
れら操縦手段各々の操作量に応じて各対応するアクチュ
エータの駆動量を制御する上記の如き操縦制御装置にあ
っては、特に上述した複合操作時に、上記各操縦手段の
操作態様が著しく複雑なものとなり、複数のアクチュエ
ータから同時に所望とする動作を得るには相当な熟練を
要した。

この発明は、こうした操縦制御装置の操作性を改善し
て、上述した複合操作であれ、またいかなるオペレータ
であれ、各アクチュエータの所望とする動作が容易に得
られるようにすることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明では、前記各アクチュエータに駆動エネルギ
を可変供給する少なくとも２つの駆動エネルギ源と、こ
れら各駆動エネルギ源のエネルギ供給順位に同アクチュ
エータのそれぞれ同時に駆動指令されるものの組み合せ
に応じた各別の優先付けを行なって当該アクチュエータ
に対するこれら駆動エネルギ源のエネルギ供給タイミン
グおよびエネルギ供給量を各別に制御する分離制御手段
とをそれぞれ設けて、前記操縦手段各々の操作量に応じ
たアクチュエータ駆動量を制御するようにする。

〔作用〕

これにより、同時に駆動指令される複数のアクチュエ
ータ間での駆動エネルギ受入に際しての競合は良好に回
避されるようになり、全てのアクチュエータに対してそ
の各々の駆動指令値に対応した駆動エネルギが円滑に供
給されるようになる。

〔実施例〕

第１図〜第13図に、この発明にかかる操縦制御装置の
一実施例を示す。

この実施例は、前述した油圧式パワーショベルの操縦
制御装置にこの発明を適用して構成したものであり、第
１図は該実施例操縦制御装置の全体構成を、第２図〜第
10図は同実施例装置各部の具体構成若しくは機能を、ま
た第11図および第12図は同実施例装置の第１図に示した
CPUについてその具体動作例を、そして第13図は同実施
例装置の前述した複合操作時における各アクチュエータ
（油圧シリンダ若しくは油圧モータ）への圧油流量配分
例をそれぞれ示す。

はじめに、第１図および第２図〜第10図を参照して該
実施例装置各部の構成並びに機能について詳述する。

この実施例装置において、第１図に示すBMS、AMS、BK
S、LDM、RDMおよびTNMは、当該パワーショベルの各アク
チュエータであって、それぞれブーム用油圧シリンダ
（以下単にブームシリンダという）、アーム用油圧シリ
ンダ（以下単にアームシリンダという）、バケット用油
圧シリンダ（以下単にバケットシリンダという）、左走
行用油圧モータ（以下単に左走行モータという）、右走
行用油圧モータ（以下単に右走行モータという）および
旋回用油圧モータ（以下単に旋回モータという）であ
る。すなわち第２図に示すように、ブームシリンダBMS
は、その伸縮駆動によってブームBMの上下動を制御し、
アームシリンダAMSは、同じくその伸縮駆動によってア
ームAMの掘削およびダンプ動作を制御し、バケットシリ
ンダBKSは、同様にその伸縮駆動によってバケットBKの
掘削およびダンプ動作を制御し、左走行モータLDMおよ
び右走行モータRDMは、それぞれその順方向および逆方
向への回転駆動によって当該パワーショベルの左右の走
行系の前進および後進動作を制御し、旋回モータTNM
は、同じくその順方向および逆方向への回転駆動によっ
て当該パワーショベルの旋回動作を制御するようそれぞ
れ作用する。これら各シリンダやモータに対する油圧制
御動作については、後に第10図を参照して詳述する。

また、同第１図に示すブームレバー11、アームレバー
12、バケットレバー13、左走行レバー14、右走行レバー
15および旋回レバー16は、当該パワーショベルのそれぞ
れ上述したブームシリンダBMS、アームシリンダAMS、バ
ケットシリンダBKS、左走行モータLDM、右走行モータRD
Mおよび旋回モータTNMに対応して、その駆動方向および
駆動量、すなわち後述する圧油のこれらシリンダやモー
タへの流入方向および流量をオペレータによる各操作方
向および操作量に応じて指令するための操縦レバーであ
る。

これらレバー11〜16は、先の第２図に示すパワーショ
ベルキャビン内の操作盤CPに一括して配されていて、こ
こでは例えば、第３図に示す態様をもってそれぞれその
操作仕様が設定されているとする。因みにこの例の場
合、上記ブームレバー11とと上記バケットレバー13とは
同第３図に示す如く右側の１つの操縦レバーによって兼
用されていて、同レバーの左右方向への操作がブームレ
バー11としての上述した機能を果たし、同レバーの前後
方向への操作がバケットレバー13としての上述した機能
を果たす。また、同兼用レバーが斜め方向に操作された
場合には、同レバーのそれぞれ左右方向および前後方向
への置換された操作量に応じて前記ブームBMおよびバケ
ットBK（第２図参照）が複合操作されるものとする。上
記アームレバー12と上記旋回レバー16とが兼用される左
側の操縦レバーについても同様である。また、上記左走
行レバー14と右走行レバー15のみは、同第３図に示す如
く各々独立して配されていて、その各前後方向への操作
に基づいて当該パワーショベルの左右走行系の前、後進
動作が適宜指令されるものとする。なお、これら左右の
走行レバー14および15は、その両方が片手でも操作可能
な程度に近接して配されている。

第１図においては、これら各レバー11〜16をブロック
として示したが、各々その内部は、例えばポテンショメ
ータとして構成されていて、各該当するレバーの操作量
すなわちレバーストロークに応じた直流電圧が、その操
作の都度、同レバーから出力されるものとする。なお、
こうしたレバー（一般に電気レバーと称される）の具体
構成は周知であり、ここでの詳細な説明は割愛する。

また、第１図に示す作業モード選択スイッチ21は、当
該パワーショベルによって行なおうとする各作業の精度
の度合に応じて予めオペレータにより切替え選択される
スイッチであり、同じく第１図に示す優先モード選択ス
イッチ22は、前述した複合操作を行なう際に、当該パワ
ーショベルの前記各作業機（ブーム、アーム、バケッ
ト）や旋回系のうちのいずれを優先させて動作させるか
に応じて予めオペレータによる切替え選択されるスイッ
チである。

これらスイッチ21および22も、上記各レバー11〜16と
同様、キャビン内の操作盤CPに一括して配されていて、
これも例えば第３図に示す態様をもってそれぞれのモー
ド仕様が設定されているとする。すなわちこの例の場
合、作業モード選択スイッチ21は、 STD（標準モード）：通常の掘削や積込み、法面作業等のそれ程精度を要さ
ない作業に適した作業モード。

精密モード：整地仕上げ作業等のある程度の精度が必要とされる作
業に適した作業モード。

高精密モード：吊り上げ作業等の非常に高い精度が必要とされる作業
に適した作業モード。

といった３種の作業モードがオペレータによって任意に
選択できるようになっており、また優先モード選択スイ
ッチ22は、 STD（標準）モード：パワーショベルにおいて通常に複合操作が必要とされ
る場合の各作業機や旋回系、走行系に対する標準的な優
先態様を指定する作業モード。

ブーム優先モード：ある所望とする複合操作において、特にブームBM（第
２図参照）の動作を優先させるよう各作業機や旋回系、
走行系に対する優先態様を指定するモード。

アーム優先モード：ある所望とする複合操作において、特にアームAM（第
２図参照）の動作を優先させるよう各作業機や旋回系、
走行系に対する優先態様を指定するモード。

旋回優先モード：ある所望とする複合操作において、特に旋回系の動作
を優先させるよう各作業機や旋回系、走行系に対する優
先態様を指定するモード。

といった４種の優先モードがオペレータによって任意に
選択できるようになっている。因みに、作業モード選択
スイッチ21は、その選択態様に応じて、前記各レバー11
〜16の操作量（ストローク）とこの操作量に応じて各ア
クチュエータに対する圧油の流量を指令するよう形成さ
れる流量指令値との比率を各該当する作業モードに見合
うよう変更するために用いられ、また優先モード選択ス
イッチ22は、その選択態様に応じて、前記各レバー11〜
16のそれぞれ同一の操作量（ストローク）に応じ、かつ
上記作業モード選択スイッチ21を通じて比率変更された
流量指令値に対し、各該当する優先モードに見合うよう
各別に重み付けを行なうために用いられるものである
が、それぞれその詳細については第１メモリ41および第
２メモリ42の説明に併わせて後に詳述する。

また、第１図に示すA/D（アナログ／デジタル）変換
機31〜36は、前記各レバー11〜16にそれぞれ対応して配
されて、各対応するレバーから前述の如く直流電圧とし
て出力されるレバーストローク情報を複数ビットからな
るディジタル値に変換する回路である。これらデイジタ
ル値に変換された各レバーストローク情報は入力インタ
フェース101を介してパラレルに若しくは時分割により
シリアルにCPU（中央演算処理装置）100に取り込まれ
る。

入力インタフェース101では、こうしたCPU100による
各レバーストローク情報の取り込みに際して、これらス
トローク情報に含まれる内容をCPU100に適正かつ明確に
把握させるべく、例えば第４図に示すようなフォーマッ
トをもってその各レバー操作に関する情報（以下これを
レバー操作情報という）を再構成するとする。

すなわちこの第４図に示す例の場合、各レバー操作情
報に関してそれぞれ第０〜第ｎの（ｎ＋１）ビットで構
成するとするビット列のうち、第０ビットについてはこ
れを当該レバーの操作の有無を示すための操作検知ビッ
トに、第１〜第３ビットの３ビットについてはこれを当
該レバーの識別コートに、第４ビットについてはこれを
当該レバーが正負いずれの方向に操作されたかを示すた
めの符号ビットにそれぞれ割り当て、残りの第５〜第ｎ
ビットとして上記A/D変換された当該レバーによるスト
ローク情報（この例の場合、少なくともこのデータ再構
成の時点においては、レバーニュートラル位置を基準と
した絶対値として表現される）を添付するようにしてい
る。なお、上記操作検知ビットは、該当するレバーがニ
ュートラル状態から所定のアプローチ域（遊び域として
設けられる不感域）を超えて実操作されたか否か、すな
わち上記第５〜第ｎビットのストローク情報がこのアプ
ローチ域と実操作域との境界値に相当する所定の値に達
したか否かをその論理値「１」または「０」をもって示
すとし、また上記レバー識別コードは、これら操作検知
ビットやストローク情報が前記６種のレバー11〜16のう
ちのいずれのものであるかをこれらレバー11〜16に各別
に対応する３ビットの各異なるコードをもって示すとす
る。上記符号ビットは、例えば論理値「１」で正、論理
値「０」で負を示す。

一方、上記作業モード選択スイッチ21および優先モー
ド選択スイッチ22の各モード選択内容は、入力インタフ
ェース102を介してCPU100に取り込まれる。

入力インタフェース102では、これらスイッチ21およ
び22のモード選択内容に対応して、それぞれ例えば第５
図および第６図に示すようなフォーマットをもってモー
ド選択情報を形成する。

すなわちこの例の場合、作業モード選択スイッチ21に
対応しては、第５図に示すように、先頭ビット（第０ビ
ット）が論理値「０」となる第０〜第２ビットの３ビッ
トのビット列を割り当て、残りの２ビット（第１ビット
および第２ビット）の論理値の組み合せをもってそのモ
ード選択内容（スイッチ切替え内容）を示すようにし、
他方の優先モード選択スイッチ22に対応しては、第６図
に示すように、先頭ビット（第０ビット）が論理値
「１」となる第０〜第２ビットのビット列を割り当て、
これも同様に残りのビット（第１ビットおよび第２ビッ
ト）の論理値の組み合せをもってそのモード選択内容
（スイッチ切替え内容）を示すようにする。

入力インタフェース101およびおよび102のこうした処
理により、CPU100では、上記各レバー11〜16のオペレー
タによる操作態様（操作の有無、操作されたレバーの識
別、同レバーの操作方向および操作量）並びに上記各ス
イッチ21および22のオペレータによる切替え態様につい
てこれを的確に認識できるようになる。

また、同CPU100にそれぞれ接続される第１〜第４メモ
リ41〜44は、該実施例装置による操縦制御を実行するに
際しての各種制御情報が予め格納された例えばROM（リ
ードオンリーメモリ）からなるメモリである。

以下に、これら各メモリに予格納される情報の内容、
並びに同メモリによるこれら情報の読み出し態様につい
て、CPU100によるこれらに関する処理態様をも併わせて
順次詳述する。

第１メモリ41は、前記作業モード選択スイッチ21を通
じて選択される作業モード選択内容（以下これを作業モ
ード選択情報という）にそれぞれ対応して、前記各レバ
ー11〜16のストローク情報（操作量情報）に応じた各対
応するアクチュエータやモータへの圧油流量指令値（制
御上第１段階での流量指令値としてこれをQ₁とする）を
例えば第７図に示す特性に対応した内容をもって各々テ
ーブル状に記憶したメモリである。

すなわちこの第７図に示した例の場合、該第１メモリ
41は、前記各作業モードのうち、のSTD（標準）モー
ドに対応しては（実際にはCPU100を通じてその旨指定さ
れる）、同第７図の特性線L₁に応じた内容をもって、CP
U100から前記各レバー11〜16についてのストローク情報
が加えられる都度、これに対応した値を上記流量指令値
Q₁として同CPU100に対して読み出し出力し、またの精
密作業モードあるいはの高精密作業モードに対応して
は（これもCPU100を通じてそれぞれの旨指定される）、
同第７図のそれぞれ特性線L₂あるいはL₃に応じた内容を
もってCPU100から同ストローク情報が加えらる都度、こ
れに対応した値をそれぞれ上記流量指令値Q₁として同CP
U100に対して読み出し出力するよう作用する。

第１メモリ41およびCPU100のこうした作用によって、
前記各レバー11〜16の操作量と同操作量に応じて発生さ
れる（該メモリ41からから読み出される）流量指令値Q₁
との比率は、前記作業モード選択スイッチ21を通じた３
種の作業モード選択情報に対応して３段階に切替え変更
されるようになる。

なお、第７図「Ｓ」で示す屈折点（同例においてレバ
ーストローク「25％」に相当する点）は、前述した各レ
バーのアプローチ域と実操作域との境界値を示し、前記
入力インターフェース101は、各レバーのストロークが
この境界値を超えたとき、同レバーに対応するレバー操
作情報の前記操作検知ビット（第４図参照）を例えば論
理値「１」として、CPU100に対し当該レバーが実操作さ
せた旨示す。

第２メモリ42は、前記優先モード選択スイッチ22を通
じて選択される優先モード選択内容（以下これを優先モ
ード選択情報という）に対応して、前記各レバー11〜16
のそれぞれ同一の操作量に応じた流量指令値Q₁（第７図
参照）に対し、各別の重み付けを行なうための重み付け
係数を、例えば次表の第１表に示すような態様で一括し
て記憶したメモリである。

すなわちこの第１表において、表中の係数a₁〜i₁、a₂
〜i₂、a₃〜i₃（a₃₁〜i₃₁、a₃₂〜a₃₂）a₄〜i₄は、それぞ
れ前述したSTD（標準）モード、ブーム優先モー
ド、アーム優先モード、旋回優先モードでの例えば
流量指令値Q₁＝100％に対応して、少なくとも同第１表
下にただし書きした大小関係（重み関係）をもって任意
に設定される値であり（例えばa₂、b₂＝１に対してC₂〜
i₂＝0.5といった形で設定される。またこれら大小関係
が満足される範囲であればa₂≠b₂、c₂≠d₂、≠e₂≠f₂≠
g₂≠h₂≠i₂であってもよい）、CPU100では、前記入力イ
ンタフェース101および102を介して受入する前記レバー
操作情報（この場合複合操作が前提となる）および優先
モード選択情報に基づいて該第２メモリ42からこれら係
数のうちの各該当するものを読み出すとともに、これら
読み出した値に基づいて前記第１メモリ41から読み出し
た流量指令値Q₁に対する各々その配分を演算することに
よって、該流量指令値Q₁を所要に重み付け変換した流量
指令値Q₂を得る。

例えば、上記優先モード選択情報がのブーム優先モ
ードを示し、上記レバー操作情報がブームレバーの上方への操作有りアームレバーの掘削側への操作有りを示し、ある選択された作業モードでの上記流量指令値
Q₁がブームレバーに対応して100％アームレバーに対応して50％をそれぞれ示すとすると、CPU100では、この第２メモリ
42からこうした操作内容に対応する係数a₂および係数c₂
（ただしa₂＞c₂）をそれぞれ読み出すとともに、上記各
々の流量指令値Q₁に対応して a₂×１＝a₂ ……（１） c₂×（1/2）＝c₂/2 ……（２）を演算し、さらにブームについては a₂/｛a₂＋（c₂/2）｝＝Q_2BM ……（３）またアームについては（c₂/2）／｛a₂＋（c₂/2）｝＝Q_2AM ……（４）といった演算をそれぞれ行なうことにより、その各々の
流量指令値Q₂（Q_2BM、Q_2AM）を決定する。

第２メモリ42およびCPU100のこうした作用によって、
前記各レバー11〜16がそれぞれ同一量だけ操作されたと
しても、前記優先モード選択情報に対応して各々所要に
重み付けのなされた各アクチュエータ毎に各別の流量指
令値が上記流量指令値Q₂として得られるようになる。

第３メモリ43および第４メモリ44は、同第１図に示す
エンジンEGによって並列に駆動されるフロントポンプFP
およびリアーポンプRPの２つの可変給油ポンプに関し
て、それぞれその利用情報および斜板制御情報を記憶し
たメモリである。

まず第３メモリ43は、前記各アクチュエータに対し、
上記フロントポンプFPおよびリアーポンプRPのうちのい
ずれから優先的に圧油を供給するかについて、その利用
情報を例えば次表第２−１表〜第２−４表に示す態様を
もって記憶している。

すなわち、第２−１表は、前記レバー操作情報が、走
行に関するレバー14および15のみが操作されている旨示
す場合に、CPU100を通じて指定される記憶領域につい
て、その上記２つのポンプの利用情報に関する記憶態様
を示すものであり、この領域が指定された場合該第３メ
モリ43は、同第２−１表に示すように、CPU100から随時
加えられる当該レバーの操作情報に対応して、前記左走
行モータLDMについてはリアーポンプRPのみを単独に利
用し、前記右走行モータRDMについてはフロントポンプF
Pのみを単独に利用する旨の情報をCPU100に対して読み
出し出力する。

また第２−２表は、前記レバー操作情報が、走行を含
む複合操作が行なわれている旨示す場合に、CPU100を通
じて指定される記憶領域について、その上記２つのポン
プの利用情報に関する記憶態様を示すものであり、この
領域が指定された場合該第３メモリ43は、CPU100から随
時加えられる当該レバーの操作情報に対応して、フロン
トポンプFPおよびリアーポンプRPの各々についてそれぞ
れ同第２−２表に示すような優先態様をもってこれを利
用する旨の情報をCPU100に対し読み出し出力する。

例えば、前記レバー操作情報が左走行レバー14とブー
ムレバー11との複合操作を示すものであった場合、該第
３メモリ43は一方の左走行モータLDMについては、フロ
ントポンプFPから優先的にその圧油を供給して当該流量
指令値Q₂に対する不足分だけをリアーポンプRPから供給
し、また他方のブームシリンダBMSについては、リアー
ポンプRPから優先的にその圧油を供給して当該流量指令
値Q₂に対する不足分だけをフロントポンプFPから供給す
る旨の情報をCPU100に対して読み出し出力する。走行を
含む他の組み合わせによる複合操作においても、こうし
た態様に準じた形で上記２つのつのポンプの利用情報が
読み出される。

また第２−３表は、前記レバー操作情報が、旋回およ
びアームに関するレバー16および12のみの複合操作が行
なわれている旨示す場合に、CPU100を通じて指定される
記憶領域について、その上記２つのポンプの利用情報に
関する記憶態様を示すものであり、この領域が指定され
た場合該第３メモリ43は、同第２−３表に示すように、
CPU100から加えられる当該レバーの操作情報に対応し
て、一方の旋回モータTNMについてはリアーポンプRPの
みを単独に利用し、他方のアームシリンダAMSについて
は、フロントポンプFPから優先的にその圧油を供給して
当該流量指定値Q₂に対する不足分だけをリアーポンプRP
から供給する旨の情報をCPU100に対して読み出し出力す
る。

そして第２−４表は、前記レバー操作情報が、走行を
含まずかつ旋回とアームのみの複合操作以外の単独若し
くは複合操作が行なわれている旨示す場合に、CPU100を
通じて指定される記憶領域について、その上記２つのポ
ンプの利用情報に関する記憶態様を示すものであり、こ
の領域が指定された場合該第３メモリ43は、CPU100から
随時加えられる当該レバーの操作情報に対応して、フロ
ントポンプFPおよびリアーポンプRPの各々についてそれ
ぞれ同第２−４表に示すような優先態様をもって、これ
を利用する旨の情報をCPU100に対して読み出し出力す
る。

なお、これら第２−１〜第２−４表において、「Ｑ」
に対する各添字は、各対象となるアクチュエータおよび
利用するポンプの別をそれぞれ示したものであり、例え
ば「Ｑ_AM・Ｆ」は「アームシリンダAMSに対してフロン
トポンプFPから供給する圧油の流量」といった意を示す
とする。また、第４メモリ44は、第３メモリ43によって
上述の如く利用態様（優先態様）が設定された前記２つ
のポンプFPおよびRP各々の前記流量指令値Q₂に対応する
斜板指令値（流量配分）を、例えば第８図に示す特性に
対応した内容をもって各々テーブル状に記憶している。

すなわち該第４メモリ44では、前記各レバー11〜16の
レバーストロークについて第８図（ａ）に示す態様で各
々関係付けられるとする流量指令値Q₂（作業モード選択
情報および優先モード選択情報に応じて前述の如く比率
変更および重み付けのなされた流量指令値）を基準とし
て、フロントポンプFPおよびリアーポンプRPに対してそ
れぞれ第８図（ｂ）および第８図（ｃ）に示す態様でそ
の各々の斜板指令値を予め記憶しており、上記第３メモ
リ43から読み出されたこれら各ポンプについての利用情
報（優先情報）に基づきこれら第８図（ｂ）および
（ｃ）の実線で示す特性と破線で示す特性とを随時切り
換えて各々その指定された流量指令値Ｑに対応する斜板
指令値を読み出すよう動作する。

例えば、ブームの単独操作の場合には、ブームシリン
ダBMSに流入する圧油を、第９図（ａ）に示すように、
先の第２−４表の利用情報に応じてまずフロントポンプ
FPのみから供給して、当該流量指令値Q₂（こうした単独
操作の場合にはQ₂＝Q₁に設定されるとする）に対する不
足分、すなわちQ₂＝50％を超える分のみをリアーポンプ
RPから供給するよう、その各々の斜板指令値を読み出
し、またアームの単独操作の場合には、アームシリンダ
AMSに流入する圧油を、同第９図（ｂ）に示すように、
これも先の第２−４表の利用情報に応じてまずリアーポ
ンプRPのみから供給して、当該流量指令値Q₂（＝Q₁）対
する不足分（Q₂＝50％を越える分）のみをフロントポン
プFPから供給するよう、その各々の斜板指令値を読み出
すが、これらブームとアームとの複合操作が行なわれた
場合には、同第２−４表の利用情報に応じて、これらフ
ロントポンプFPおよびリアーポンプRPの２つのポンプか
ら同時に給油を行なわせるとともに、一方のブームシリ
ンダBMSに対しては、その流量指令値Q₂（Q_2BM）に対応
する圧油流量をフロントポンプFP側から優先的に供給
し、他方のアームシリンダAMSに対しては、その流量指
令値Q₂（Q_2AM）に対応する圧油流量をリアーポンプRP側
から優先的に供給するよう、その各々の斜板指令値を読
み出すよう動作する。

CPU100を含めたこれら第３メモリ43および第４メモリ
44の作用により、各複合操作時の操作性も一段と改善さ
れるようになる。

このように該実施例装置では、CPU100および第１〜第
４メモリ41〜44を通じて前記各アクチュエータへの流量
指令値Q2およびフロント、リアー２つのポンプに対する
斜板指令値が決定される。ただし、上記流量指令値Q₂に
関してここで最終的に選択される値とは、上述した第３
メモリ43および第４メモリ44の作用によって利用ポンプ
別に割り振られる値であることから、以下では、この指
令値Q₂に関して、フロントポンプFPに対応するものにつ
いてはQ_2F、またリアーポンプRPに対応するものについ
てはQ_2Rとそれぞれ表記することとする。したがって、
先の第２−１〜第２−４表に対応して各アクチュエータ
に関するこれら最終的な流量指令値の表記を整理すると
次表第３表のようになる。

また、第１図に示す出力インタフェース103および104
は、それぞれCPU100を通じて決定された各アクチュエー
タについての上記最終的な流量指令値Q_2F、Q_2Rおよび２
つのポンプFP、RPについての上記斜板指令値を、バルブ
駆動用のドライバ51〜56およびサーボ弁駆動用のドライ
バ61、62の各々該当するものに対して出力制御する回路
であり、出力インタフェース103から上記流量指令値
Q_2F、Q_2Rが加えられるドライバ51〜56では、同流量指令
値Q_2F、Q_2R（詳細には各々第３表に表記した対象アクチ
ュエータ毎に各別の指令値であってかつ前記レバー操作
情報の符号ビットに基づく操作方向情報を含んだもの）
に各々対応した電気量を有する電気信号を形成して、こ
れを前記各アクチュエータの圧油流量制御バルブである
６つのバルブ71〜76の各該当する電磁弁に加えるように
なり、また出力インタフェース104から上記斜板指令値
が加えられるドライバ61および62では、同斜板指令値に
各々対応した電気量を有する電気信号を形成して、これ
を前記フロントポンプFPおよびリアーポンプRPの各斜板
角制御弁であるサーボ弁81および82に各々加えるように
なる。なお、図示は省略したが、実際には、上記フロン
トポンプFPおよびリアーポンプRPの他に制御用の第３の
ポンプが配されていて、該第３のポンプから供給される
圧油の上記サーボ弁81および82による流量制御に基づい
てこれらフロントおよびリアー両ポンプの各斜板角が制
御されるとする。

上記バルブ71〜76については、その具体構造の一例を
第10図に示す。

同第10図（ａ）および（ｂ）に示す通り、これらバル
ブ71〜76の基本構造は共通したものであり、例えば、第
10図（ａ）に示す旋回モータTNMの圧油流量制御バルブ7
6については、次の態様をもってその圧油流量の制御を
実行する。

流量制御弁のバルブとしてはポペット弁PV1〜PV4が相
当し、流量制御弁のバルブ制御部としては電磁弁EV1,EV
2が相当する。そして、電磁弁EV1はポペット弁PV1,PV2
を制御し、当該アクチュエータ（旋回モータTNM）を図
中矢印Ａ方向へ駆動させる方向への圧油流量を制御し、
電磁弁EV2はポペット弁PV3,PV4を制御し、同アクチュエ
ータを図中矢印Ｂ方向へ駆動させる方向への圧油流量を
制御する。

いま、この旋回モータTNMを矢印Ａ方向に駆動（回
転）させる方向に指令流量を供給する場合について説明
する。

この場合、前記ドライバ56から信号線１を介してバル
ブ流量指令値Ｑ_2TN・Ｒが電磁弁EV1のソレノイドに加え
られる。電磁弁EV1はソレノイドに加えられるバルブ流
量指令Ｑ_2TN・Ｒに応じてそのスプール位置を移動させ
る。

これにより、絞りOFおよび電磁弁EV1のスプール位置
に応じた油圧がポペット弁PV1に加わり、このポペット
弁PV1はその油圧に応じた流量、すなわち指令流量を逆
止弁CV1および油路r1を介してモータTNMの給排油口ａに
加える。

一方、このモータTNMの給排油口ａへの圧油の供給に
伴って、同モータTNMの給排油口ｂ側に接続される油路r
2の圧力は上昇し、これに対し、電磁弁EV1を介して油路
r3が油路r4に接続されるため、油路r3の圧力が低下し、
その結果ポペット弁PV2が開き、モータTNMの給排油口ｂ
側の圧油が油路r2、ポペット弁PV2、油路r4および油路r
Dを介してドレンＤに流れる。

以上のようにして、電磁弁VE1によってポペット弁PV
1,PV2が制御され、電磁弁EV1のソレノイドに印加される
バルブ流量指令値Q₂ _TN・Ｒに応じた流量がモータTNMを
矢印Ａ方向に駆動（回転）させる方向に加えられる。な
お、同モータTNMを矢印Ｂ方向に駆動（回転）させる方
向に所要流量を流す場合には、信号線＊２に接続された
電磁弁EV2によってポペット弁PV3,PV4を制御することに
より行なわれるが、これらの弁は上記電磁弁EV1、ポペ
ット弁PV1,PV2と対称に設けられ、同等の動作を行なう
ので、その詳細な説明は省略する。

ところで、この旋回モータTNMは、先の第３メモリ43
に関して説明した通り、リアーポンプRPから専らその給
油を受けるものであることから、同圧油流量制御バルブ
76も、このリアーポンプRPに接続される油路rRを専ら介
してその給油される圧油を受入する構成となり、他方の
フロントポンプFPから専らその給油を受ける右走行モー
タRDMの圧油流量制御バルブ75では、上記バルブ76と同
様の構成を有するものの、同第10図（ａ）に示すよう
に、このフロントポンプFPに接続される油路rFを専ら介
してその給油される圧油を受入する構成となる。

また、前述の如く給油に際しての優先態様が異なると
はいえ、上記フロントポンプFPおよびリアーポンプRPの
両者から給油されるようになるブームシリンダBMS、ア
ームシリンダAMS、バケットシリンダBKSおよび左走行モ
ータLDMの角圧油流量制御バルブ71〜74は、それぞれ第1
0図（ｂ）に示すように、圧油受入用のポペット弁とし
て、油路rFに各々接続されるポペット弁PV1およびPV3
と、油路rRに各々接続されるポペット弁PV5およびPV6と
の２系統のポペット弁を有した構成となり、例えば各該
当するアクチュエータを図中矢印Ａ方向に駆動させる方
向に所要流量を流すに、この圧油をフロントポンプFP側
から供給する場合には、各々信号線＊１に接続された電
磁弁EV1によってポペット弁PV1およびPV2を制御するこ
とにより行ない、同圧油をリアーポンプRP側から供給す
る場合には、各々信号線＊３に接続された電磁弁EV3に
よってポペット弁PV5およびPV2を制御することにより行
なうよう動作する。こうしたバルブ71〜74においても、
その基本的な流量制御動作は上記のバルブ76と同様であ
る。

第11図および第12図は、該実施例装置におけるCPU100
の信号処理動作の一例を一括して示したフローチャート
であり、最後に、同第11図および第12図を参照して、該
実施例装置全体の動作について詳述する。

いま、オペレータによって前記エンジンEGが始動さ
れ、前記作業モード選択スイッチ21および優先モード選
択スイッチ22を通じてそれぞれ作業モードおよび優先モ
ードについての所望のモードが選択されたとすると、CP
U100では、第11図に示すように、同オペレータによる前
記各レバー11〜16のうちの少なくとも１つについての操
作があったことを条件に、すなわち前記入力インタフェ
ース101から加えられるレバー操作情報（第４図参照）
の少なくとも１つが操作検知ビット論理値＝「１」とな
っていることを条件に、前記入力インタフェース102か
ら加えられる作業モード選択情報（第５図参照）および
優先モード選択情報（第６図参照）を取り込んで、Ａル
ーチン〜Ｌルーチンのうちのそれぞれこれらの該当する
選択条件に基づき択一的に指定されるルーチンについて
これを実行する。これらＡルーチン〜Ｌルーチンの内容
については第12図に一括して示す。

すなわちCPU100は、これらＡ〜Ｌルーチンの実行に際
して、まず前記レバー操作情報（第４図）に基づき現在
操作されているレバーすなわち前記操作検知ビットの論
理値が「１」となっているレバーに関してのレバー識別
コードを受入して、当該操作レバー（含複数レバー）
に、走行に関するレバー14または15とを示すコードが含
まれるか否かを判断する。

そしてこの結果、該受入されたレバー識別コードが、
走行に関するこれらレバー14または15のみ（含同レバー
の複合）を示す場合には、同第12図にａにて示すフロー
に沿って当該ルーチンを実行し、同レバー識別コードが
走行に関するこれらレバー14または15と他のいずれかの
レバーとの複合を示す場合には、同第12図にｂにて示す
フローに沿って当該ルーチンを実行し、同レバー識別コ
ードが、これら走行に関するレバーを含まず、しかも旋
回レバー16とアームレバー12とのみの複合を示す場合に
は、同第12図にｃにて示すフローに沿って当該ルーチン
を実行し、同レバー識別コードが、これらの関係以外の
レバー若しくはその複合を示す場合（すなわち走行に関
するレバーを含まず旋回レバー16とアームレバー12との
複合でもない場合）には、同第12図にｄにて示すフロー
に沿って当該ルーチンを実行する。

例えばａにて示すフローの場合、同CPU100は、上述の
如く当該操作レバーについてのレバー識別コードが走行
に関するレバー14,15のみを示す旨判断した後、１）．これらレバーについての前記レバー操作情報から
各々そのストローク情報を受入する。

２）．前記第１メモリ41に対し当該作業モード選択情報
の特性線（第７図参照）に対応したテーブルを指定し
て、上記受入したストローク情報に対応する流量指令値
Q₁を同第１メモリ41から読み出す。すなわちオペレータ
が選択した当該作業モードでの前記第２メモリ42から当該操作内容（この場合左走行
および右走行の少なくとも一方）および当該優先モード選択情報に応じた重み付け係数
（第１表参照）を読み出して、上記演算した流量指令値
Q₁に基づく前記（１）〜（４）式に相当する重み付け演
算を実行する。すなわち、オペレータが選択した当該優
先モードでの［流量指令値Q₁/流量指令値Q₂］を演算する。ただし、この際のレバー操作が左走行レバ
ー14あるいは右走行レバー15の単独操作であった場合に
は、Q₂＝Q₁として同流量指令値Q₂を求める。

４）．前記第３メモリ43から先の第２−１表に相当する
ポンプ利用情報を読み出して、前記フロントおよびリア
ーポンプFPおよびRPの利用態様を決定するとともに、前
記第４メモリ44（第８図参照）からこの決定したポンプ
利用態様および上記演算した流量指令値Q₂に各々対応す
る当該バルブ74,75への流量指令値Ｑ_2LD・Ｒ、Ｑ
_2RD・Ｆ並びに上記フロントおよびリアーポンプFPおよ
びRPに対する各斜板指令値を読み出す。すなわち、オペ
レータによる当該レバー操作内容に対応して［流量指令値Q₂/バルブ流量指令値Q_2F、Q_2R・各ポンプ
の斜板指令値］を演算する。

５）．こうして演算したバルブ流量指令値Q_2F、Q_2R（こ
の場合Ｑ_2LD・Ｒ、Ｑ_2RD・Ｆ）については、その各々対
応するレバー操作情報の符号ビット内容を添えてこれを
前記出力インタフェース103をを介して該当するドライ
バ（この場合ドライバ54、55）にそれぞれ出力するとと
もに、他方の各ポンプの斜板指令値についてはこれを前
記出力インタフェース104をを介してその該当するドラ
イバ61、62にそれぞれ出力する。

といった一連の処理を実行する。これにより、前記フロ
ントポンプFPおよびリアーポンプRPでは、上記各斜板指
令値に各々対応する斜板角をもってその指定される流量
の圧油を供給するようになり、他方のバルブ74および75
では、上記流量指令値Ｑ_2LD・Ｒ、Ｑ_2RD・Ｆ（ただし上
記符号ビットに基づく方向情報をも含む）にそれぞれ対
応する圧油流量制御を実行して、その各該当するアクチ
ュエータ（この場合左走行モータLDMおよび右走行モー
タRDM）の駆動方向並びに駆動量を制御するようにな
る。

なお、CPU100では、上記４）．の演算値出力処理を終
えた後、再度第１ステップ（第11図に示したレバー操作
の有無判断ステップ）に戻って上記同様の処理を繰り返
し実行するものとする。これによりオペレータによる操
縦動作に連続して追従できるようになる。

こうしたCPU100の処理動作は、他のｂ、ｃ、ｄにてそ
れぞれ示すフローにおいても基本的に同様であり、上記
５）．のポンプ利用態様決定に際してのみ、それぞれ同
第12図に示すような第３メモリ43の各異なった記憶領域
を用いている。

このように、該実施例装置によれば、前記操縦レバー
11〜16のうちの複数を同時に操作するいわゆる複合操作
を行なう場合であっても、前記優先モード選択スイッチ
22を通じて選択される所望とする優先度合に応じて、駆
動対象とする複数のアクチュエータの駆動態様そのもの
に自動的に優先付けを行なうことができることから、該
複合操作時の操作性は著しく向上されることとなる。し
かも、単独操作時であれ、またこうした複合操作時であ
れ、その所望とする仕上度合に応じた各アクチュエータ
の駆動精度は前記作業モード選択スイッチ21を通じて任
意に選択できるようになることから、該精度に関するオ
ペレータの負担も大幅に軽減されることとなる。またさ
らに、各アクチュエータの駆動源でるポンプについても
これを２つに分離して、各複合されるアクチュエータ毎
に各々所定の優先順位をもってその給油割り当てを行な
うようにしたことから、これによっても上記複合操作時
における操作性は改善される。第13図に、前記優先モー
ドをのSTD（標準）モードとした場合を想定した上記
分離した２つのポンプによる複合操作時の圧油流量配分
例を参考までに一覧する。

なお、上記の実施例においては、第１メモリ41に係わ
る作業モード選択機能、第２メモリ42に係わる優先モー
ド選択機能、および第３、第４メモリ43、43に係わる２
ポンプの分離制御機能を全て併せ具える構成としたが、
これら機能は各々単独でも上述した十分な効果を奏する
ものであり、実用に際しては、このうちの少なくとも１
つを具えることで、前記従来装置の不都合を回避する相
応の効果を得ることができる。

また、第１図に示した同実施例装置の構成自体一例に
すぎず、上記各機能についてそれぞれ前述と同等の機能
を達し得る構成であれば、他のいかなる構成としてもよ
いことは勿論である。特に、操縦レバーおよびこれに各
々対応するアクチュエータの数、油圧源であるポンプの
数、作業モード選択スイッチおよび優先モード選択スイ
ッチよりそれぞれ選択される作業モードおよび優先モー
ドの数、等々は任意であり、この発明が適用される対象
も例示したパワーショベル等の建設機械に限られるもの
ではない。操縦対象となるアクチュエータについても例
示した油圧式に限られるものではなく、電動その他の形
式のアクチュエータについても同様にこの発明を適用す
ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明にかかる操縦制御装置
によれば、その操作性が著しく改善されて、複合操作時
であれ、またいかなるオペレータであれ、操縦対象であ
る複数のアクチュエータの各々所望とする動作が容易に
得られるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる操縦制御装置の一実施例構成
を示すブロック図、第２図は該実施例が適用される油圧
式パワーショベルの概要を模式的に示す側面図、第３図
は同実施例装置に用いられる操作盤についてその構成の
一例を模式的に示す平面図、第４図は同実施例装置で扱
われるレバー操作情報についてそのデータ構成の一例を
示す概念図、第５図は同じく作業モード選択情報につい
てそのデータ構成の一例を示す概念図、第６図も同じく
優先モード選択情報についてそのデータ構成の一例を示
す概念図、第７図は第１図に示した実施例装置における
第１メモリのメモリ内容例を示す線図、第８図は同実施
例装置における第４メモリのメモリ内容例を示す線図、
第９図は単独作業時における該第４メモリのデータ（斜
板指令値）出力例を示す線図、第10図は同実施例装置に
用いられる圧油流量制御バルブついてそのバルブ構造の
一例を示す油圧回路図、第11図および第12図はそれぞれ
同実施例装置に用いられるCPUについてその処理動作の
一例を示すフローチャート、第13図は同実施例装置の複
合操作時における各アクチュエータへの圧油流量配分例
を示す図表である。 11〜16……操縦レバー、21……作業モード選択スイッ
チ、22……優先モード選択スイッチ、31〜36……A/D変
換器、41〜44……メモリ、51〜56、61、62……ドライ
バ、71〜76……圧油流量制御バルブ、81、82……サーボ
弁、100……CPU、101、102……入力インタフェース、10
3、104……出力インタフェース、FP……フロントポン
プ、RP……リアーポンプ、BMS……ブームシリンダ、AMS
……アームシリンダ、BKS……バケットシリンダ、LDM…
…左走行モータ、RDM……右走行モータ、TNM……旋回モ
ータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のアクチュエータと、これらアクチュ
エータに駆動エネルギを可変供給する少なくとも２つの
駆動エネルギ源と、前記アクチュエータに各々対応した
レバー等複数の操縦手段とを具え、これら操縦手段各々
の操作量に応じて発生される駆動量指令値に追従して前
記駆動エネルギ源の駆動エネルギ供給量および各対応す
るアクチュエータの駆動量を制御する操縦制御装置にお
いて、前記各駆動エネルギ源のエネルギ供給順位に前記複数の
アクチュエータのそれぞれ同時に駆動指令されるものの
組み合せに応じた各別の優先付けを行なって当該アクチ
ュエータに対するこれら駆動エネルギ源のエネルギ供給
タイミングおよびエネルギ供給量を各別に制御する分離
制御手段を設けたことを特徴とする操縦制御装置。